(57)【要約】【課題】プロトン伝導性を向上させ得るイオン伝導体、及びこれを用いたエネルギーデバイス、特に燃料電池を提供すること。【解決手段】極性物質とカチオン成分とアニオン成分を含有するイオン伝導体。極性物質とカチオン成分とアニオン成分を含有し、カチオン成分の全部又は一部が分子性カチオンであり、且つアニオン成分の全部又は一部が分子性アニオンであるイオン伝導体。  極性物質とカチオン成分とアニオン成分を含有するイオン伝導体を用いたエネルギーデバイス。  極性物質とカチオン成分とアニオン成分を含有するイオン伝導体を用いた燃料電池。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
カチオン成分とアニオン成分と極性物質を含有することを特徴とするイオン伝導体。
【請求項２】
カチオン成分の全部又は一部が分子性カチオンであり、且つアニオン成分の全部又は一部が分子性アニオンであることを特徴とする請求項１に記載のイオン伝導体。
【請求項３】
分子性カチオン及び分子性アニオンを含み、これらが形成する常温溶融塩を含有することを特徴とする請求項２に記載のイオン伝導体。
【請求項４】
分子性カチオンが少なくとも１種のヘテロ原子を有することを特徴とする請求項２又は３に記載のイオン伝導体。
【請求項５】
常温溶融塩の全部又は一部が親水性常温溶融塩であることを特徴とする請求項３又は４に記載のイオン伝導体。
【請求項６】
親水性常温溶融塩の全部又は一部が、イミダゾリウム誘導体カチオン、ピリジニウム誘導体カチオン、ピロリジニウム誘導体カチオン及びアンモニウム誘導体カチオンから成る群より選ばれた少なくとも１種の分子性カチオンと、四フッ化ホウ素アニオン、トリフルオロメタンサルフォネートアニオン、フッ化水素アニオン、硫酸一水素アニオン及びリン酸二水素アニオンから成る群より選ばれた少なくとも１種の分子性アニオンと、から成ることを特徴とする請求項５に記載のイオン伝導体。
【請求項７】
極性物質が、その極性値が３０より大きいことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つの項に記載のイオン伝導体。
【請求項８】
極性物質が、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、アセトン、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ピリジン、α−ピコリン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸、エチレンオキシド、ポリエチレンオキシド、及びポリプロピレンオキシドから成る群より選ばれた少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つの項に記載のイオン伝導体。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つの項に記載のイオン伝導体を用いたことを特徴とするエネルギーデバイス。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１つの項に記載のイオン伝導体を用いたことを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン伝導体及びこれを用いたエネルギーデバイスに係り、更に詳細には、極性物質とカチオン成分とアニオン成分を含有するイオン伝導体及びこれを用いたエネルギーデバイス、特に燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、常温溶融塩を含む電解質を燃料電池に適用することが提案されている。
具体的には、常温溶融塩を用いたプロトン伝導体を適用したものであり、無加湿運転を前提としたものが提案されている（特許文献１参照。）。
また、疎水性アニオンと疎水性カチオンからなる常温溶融塩を適用したものであり、常温溶融塩への水の混入を防ぐものが提案されている（特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１２３７９１号公報
【特許文献２】特表２００３−５３５４５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に記載の燃料電池に適用する常温溶融塩の電解質にあっては、水を含ませないで使用することを前提としており、水の混入により燃料電池の性能が悪化するという報告がなされている。
【０００４】
一方、本発明者らが、これらについて研究を重ねたところ、親水性の常温溶融塩に水を添加することなどにより、プロトン伝導性が向上し、燃料電池としての性能（例えばＩＶ特性）が向上するという新たな技術知見が得られた。
【０００５】
本発明は、このような技術知見に基づいてなされたものであり、その目的とするところは、プロトン伝導性を向上させ得るイオン伝導体、及びこれを用いたエネルギーデバイス、特に燃料電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らが、上記技術知見について、更に研究を進めたところ、極性物質とカチオン成分とアニオン成分を共存させることなどにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、本発明のイオン伝導体は、極性物質とカチオン成分とアニオン成分を含有するものである。
特に、極性物質として水を含むものが好適であり、カチオン成分とアニオン成分とから形成される塩が常温溶融塩であるものが好適である。
【０００８】
また、本発明のエネルギーデバイスは、上記本発明のイオン伝導体を用いたものである。
更に、本発明のエネルギーデバイスの一例としては、燃料電池を挙げることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、極性物質とカチオン成分とアニオン成分を共存させることなどとしたため、プロトン伝導性を向上させ得るイオン伝導体、及びこれを用いたエネルギーデバイス、特に燃料電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明のイオン伝導体について詳細に説明する。
上述の如く、本発明のイオン伝導体は、極性物質とカチオン成分とアニオン成分を含有するものである。
このような構成とすることにより、プロトン伝導性を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明において、カチオン成分の全部又は一部が分子性カチオンであり、且つアニオン成分の全部又は一部が分子性アニオンであることが望ましい。
このような構成とすることにより、極性物質と複合イオン等を形成すること等が可能となり、プロトン伝導性をより向上させることができる。
特に、カチオン成分の全部が分子性カチオンであり、且つアニオン成分の全部が分子性アニオンであることは、極性物質と複合イオン等を形成し易くなるという観点からより望ましい。
なお、「分子性カチオン」及び「分子性アニオン」とは、それぞれ多原子カチオン及び多原子アニオンを意味する。
【００１２】
更に、本発明においては、分子性カチオン及び分子性アニオンを含み、これらが形成する常温溶融塩を含有することが望ましい。
このような常温溶融塩を含有することにより、常温溶融塩としての性質を有することとなり、更に高イオン伝導性を有することで、プロトン伝導性を更に向上させることができる。
一方、常温溶融塩であれば、形成するカチオン成分及びアニオン成分の双方がそれぞれ分子性カチオン及び分子性アニオンである必要はない。
ここで、「常温溶融塩」とは、常温で溶融する塩であり、高温で蒸発せず、極性、比熱の高い安定な媒体であるものをいう。
このような常温溶融塩としては、代表的にはブレンステッド酸−塩基型のものを挙げることができる。詳細については後述する。
【００１３】
また、本発明においては、分子性カチオンが少なくとも１種のヘテロ原子を有することが望ましい。
このようなヘテロ原子を含有する分子性カチオンは、高イオン伝導性を有するものであり、プロトン伝導性をより向上させることができる。
【００１４】
なお、ヘテロ原子とは、炭素原子（Ｃ）及び水素原子（Ｈ）以外の原子であり、代表的には酸素原子（Ｏ）、窒素原子（Ｎ）、硫黄原子（Ｓ）、リン原子（Ｐ）、フッ素原子（Ｆ）、塩素原子（Ｃｌ）、臭素原子（Ｂｒ）、ヨウ素原子（Ｉ）、ホウ素原子（Ｂ）、コバルト原子（Ｃｏ）、アンチモン原子（Ｓｂ）、などを挙げることができる。
【００１５】
更に、本発明においては、常温溶融塩の全部又は一部が親水性常温溶融塩であることが望ましい。
このような常温溶融塩は、詳しくは後述する極性物質として水を含有させる場合に、イオン伝導体における水の保持能を向上させることができ、より一層プロトン伝導性の向上効果を発揮させることが可能となる。
【００１６】
ここで、本発明のイオン伝導体に用いられるカチオン成分とアニオン成分について具体例を挙げて詳細に説明する。
なお、本発明においては、以下に示すカチオン成分とアニオン成分を適宜組合わせて用いることができる。
【００１７】
上記カチオン成分の一種である分子性カチオンとしては、例えばイミダゾリウム誘導体カチオン、より具体的には次式（１）で表される一置換イミダゾリウム誘導体カチオン（Ｍｏｎｏｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ  Ｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ  Ｃａｔｉｏｎ）；
【００１８】
【化１】
2006344433.tif 000002
【００１９】
（式中のＲ１１は、１価の有機基、好ましくは１価の炭化水素基、更に好ましくは炭素数１〜２０のアルキル基又はアリールアルキル基を示す。）を挙げることができる。
【００２０】
そして、炭化水素基の具体例としては、メチル基やブチル基などを挙げることができる。
【００２１】
また、次式（２）で表される二置換イミダゾリウム誘導体カチオン（Ｄｉｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ  Ｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ  Ｃａｔｉｏｎ）；
【００２２】
【化２】
2006344433.tif 000003
【００２３】
（式中のＲ２１及びＲ２２は同一でも異なっていてもよく、１価の有機基、好ましくは１価の炭化水素基、更に好ましくは炭素数１〜２０のアルキル基又はアリールアルキル基を示す。）を挙げることができる。
【００２４】
そして、Ｒ２１及びＲ２２としては、上述したＲ１１と同様のものを任意に組合わせたものを挙げることができ、その他にエチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、ベンジル基、γ−フェニルプロピル基などを挙げることができる。
【００２５】
また、これらの基の代表的な組合せの具体例としては、Ｒ２１がメチル基であり、Ｒ２２がメチル基、エチル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、ベンジル基、γ−フェニルプロピル基であるものや、Ｒ２１がエチル基であり、Ｒ２２がブチル基であるものなどを挙げることができる。
【００２６】
更に、次式（３）で表される三置換イミダゾリウム誘導体カチオン（Ｔｒｉｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ  Ｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ  Ｃａｔｉｏｎ）；
【００２７】
【化３】
2006344433.tif 000004
【００２８】
（式中のＲ３１〜Ｒ３３は同一でも異なっていてもよく、１価の有機基、好ましくは１価の炭化水素基、更に好ましくは炭素数１〜２０のアルキル基又はアリールアルキル基を示す。）を挙げることができる。
【００２９】
そして、Ｒ３１〜Ｒ３３としては、上述したＲ１１と同様のものを任意に組合わせたものを挙げることができ、その他にエチル基、プロピル基、ヘキシル基、ヘキサデシル基などを挙げることができる。
【００３０】
また、これらの基の代表的な組合せの具体例としては、Ｒ３１がエチル基であり、Ｒ３２及びＲ３３がメチル基であるもの、Ｒ３１がプロピル基であり、Ｒ３２及びＲ３３がメチル基であるもの、Ｒ３１がブチル基であり、Ｒ３２及びＲ３３がメチル基であるもの、Ｒ３１がヘキシル基であり、Ｒ３２及びＲ３３がメチル基であるもの、Ｒ３１がヘキサデシル基であり、Ｒ３２及びＲ３３がメチル基であるものなどを挙げることができる。
【００３１】
また、次式（４）で表されるピリジニウム誘導体カチオン（Ｐｙｒｉｄｉｎｉｕｍ  Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ  Ｃａｔｉｏｎ）；
【００３２】
【化４】
2006344433.tif 000005
【００３３】
（式中のＲ４１〜Ｒ４４は同一でも異なっていてもよく、水素又は１価の有機基、好ましくは１価の炭化水素基、更に好ましくは炭素数１〜２０のアルキル基又はアリールアルキル基を示す。）を挙げることができる。
【００３４】
そして、Ｒ４１〜Ｒ４４としては、上述したＲ１１と同様のものを任意に組合わせたものを挙げることができ、その他に水素、エチル基、ヘキシル基、オクチル基などを挙げることができる。
【００３５】
また、これらの基の代表的な組合せの具体例としては、Ｒ４１がエチル基であり、Ｒ４２〜Ｒ４４が水素であるもの、Ｒ４１がブチル基であり、Ｒ４２〜Ｒ４４が水素であるものやＲ４２及びＲ４３が水素でありＲ４４がメチル基であるもの、Ｒ４２及びＲ４４が水素でありＲ４３がメチル基であるもの、Ｒ４２及びＲ４３がメチル基でありＲ４４が水素であるもの、Ｒ４２及びＲ４４がメチル基でありＲ４３が水素であるもの、Ｒ４２及びＲ４３が水素でありＲ４４がエチル基であるもの、Ｒ４１がヘキシル基であり、Ｒ４２〜Ｒ４４が水素であるものやＲ４２及びＲ４３が水素でありＲ４４がメチル基であるもの、Ｒ４２及びＲ４４が水素でありＲ４３がメチル基であるもの、Ｒ４１がオクチル基であり、Ｒ４２〜Ｒ４４が水素であるものやＲ４２及びＲ４３が水素でありＲ４４がメチル基であるもの、Ｒ４２およびＲ４４が水素でありＲ４３がメチル基であるものなどを挙げることができる。
【００３６】
更に、次式（５）で表されるピロリジニウム誘導体カチオン（Ｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｉｕｍ  Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ  Ｃａｔｉｏｎ）；
【００３７】
【化５】
2006344433.tif 000006
【００３８】
（式中のＲ５１及びＲ５２は同一でも異なっていてもよく、１価の有機基、好ましくは１価の炭化水素基、更に好ましくは炭素数１〜２０のアルキル基又はアリールアルキル基を示す。）を挙げることができる。
【００３９】
そして、Ｒ５１及びＲ５２としては、上述したＲ１１と同様のものを任意に組合わせたものを挙げることができ、その他にエチル基、プロピル基、ヘキシル基、オクチル基などを挙げることができる。
【００４０】
また、これらの基の代表的な組合せの具体例としては、Ｒ５１がメチル基であり、Ｒ５２がメチル基であるものやエチル基であるもの、ブチル基であるもの、ヘキシル基であるもの、オクチル基であるもの、Ｒ５１がエチル基であり、Ｒ５２がブチル基であるもの、Ｒ５１及びＲ５２がプロピル基、ブチル基、ヘキシル基であるものなどを挙げることができる。
【００４１】
また、次式（６）で表されるアンモニウム誘導体カチオン（Ａｍｍｏｎｉｕｍ  Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ  Ｃａｔｉｏｎ）；
【００４２】
【化６】
2006344433.tif 000007
【００４３】
（式中のＲ６１〜Ｒ６４は同一でも異なっていてもよく、１価の有機基、好ましくは１価の炭化水素基、更に好ましくは炭素数１〜２０のアルキル基又はアリールアルキル基を示す。）を挙げることができる。
【００４４】
そして、Ｒ６１〜Ｒ６４としては、上述したＲ１１と同様のものを任意に組合わせたものを挙げることができ、その他にエチル基、オクチル基などを挙げることができる。
【００４５】
また、これらの基の代表的な組合せの具体例としては、Ｒ６１〜Ｒ６４がメチル基であるものやエチル基であるもの、ブチル基であるもの、Ｒ６１がメチル基であり、Ｒ６２〜Ｒ６４がオクチル基であるものなどを挙げることができる。
【００４６】
更に、次式（７）で表されるホスフォニウム誘導体カチオン（Ｐｈｏｓｐｈｏｎｉｕｍ  Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ  Ｃａｔｉｏｎ）；
【００４７】
【化７】
2006344433.tif 000008
【００４８】
（式中のＲ７１〜Ｒ７４は同一でも異なっていてもよく、１価の有機基、好ましくは１価の炭化水素基、更に好ましくは炭素数１〜２０のアルキル基又はアリールアルキル基を示す。）を挙げることができる。
【００４９】
そして、Ｒ７１〜Ｒ７４としては、上述したＲ１１と同様のものを任意に組合わせたものを挙げることができ、その他にエチル基、イソブチル基、ヘキシル基、オクチル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、フェニル基、ベンジル基などを挙げることができる。
【００５０】
また、これらの基の代表的な組合せの具体例としては、Ｒ７１がメチル基であり、Ｒ７２〜Ｒ７４がブチル基であるものやイソブチル基であるもの、Ｒ７１がエチル基であり、Ｒ７２〜Ｒ７４がブチル基であるもの、Ｒ７１〜Ｒ７４がブチル基であるものやオクチル基であるもの、Ｒ７１がテトラデシル基であり、Ｒ７２〜Ｒ７４がブチル基であるものやヘキシル基であるもの、Ｒ７１がヘキサデシル基であり、Ｒ７２〜Ｒ７４がブチル基であるもの、Ｒ７１がベンジル基であり、Ｒ７２〜Ｒ７４がフェニル基であるものなどを挙げることができる。
【００５１】
また、次式（８）で表されるグアニジウム誘導体カチオン（Ｇｕａｎｉｄｉｎｉｕｍ  Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ  Ｃａｔｉｏｎ）；
【００５２】
【化８】
2006344433.tif 000009
【００５３】
（式中のＲ８１〜Ｒ８６は同一でも異なっていてもよく、水素又は１価の有機基、好ましくは１価の炭化水素基、更に好ましくは炭素数１〜２０のアルキル基又はアリールアルキル基を示す。）を挙げることができる。
【００５４】
そして、Ｒ８１〜Ｒ８６としては、上述したＲ１１と同様のものを任意に組合わせたものを挙げることができ、その他に水素、エチル基、プロピル基、イソプロピル基などを挙げることができる。
【００５５】
また、これらの基の代表的な組合せの具体例としては、Ｒ８１〜Ｒ８６の全てが水素であるものやメチル基であるもの、Ｒ８１がエチル基、Ｒ８２〜Ｒ８５がメチル基、Ｒ８６が水素であるもの、Ｒ８１がイソプロピル基、Ｒ８２〜Ｒ８５がメチル基、Ｒ８６が水素であるもの、Ｒ８１がプロピル基、Ｒ８２〜Ｒ８６がメチル基であるものなどを挙げることができる。
【００５６】
更に、次式（９）で表されるイソウロニウム誘導体カチオン（Ｉｓｏｕｒｏｎｉｕｍ  Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ  Ｃａｔｉｏｎ）；
【００５７】
【化９】
2006344433.tif 000010
【００５８】
（式中のＲ９１〜Ｒ９５は同一でも異なっていてもよく、水素又は１価の有機基、好ましくは１価の炭化水素基、更に好ましくは炭素数１〜２０のアルキル基又はアリールアルキル基を示し、Ａ９は酸素原子又は硫黄原子を示す。）を挙げることができる。
【００５９】
そして、Ｒ９１〜Ｒ９５としては、上述したＲ１１と同様のものを任意に組合わせたものを挙げることができ、その他に水素、エチル基などを挙げることができる。
【００６０】
また、これらの基の代表的な組合せの具体例としては、Ａ９が酸素原子（Ｏ）であって、Ｒ９１〜Ｒ９５の全てがメチル基であるものやＲ９１がエチル基、Ｒ９２〜Ｒ９５がメチル基であるもの、Ａ９が硫黄原子（Ｓ）であって、Ｒ９１がエチル基、Ｒ９２〜Ｒ９５がメチル基であるものなどを挙げることができる。
【００６１】
一方、上記分子性アニオンとしては、例えば硫酸アニオン［ＳＯ４２−］、硫酸一水素アニオン［ＨＳＯ４−］又は次式（１０）で表される硫酸エステルアニオン（Ｓｕｌｆａｔｅｓ  ａｎｉｏｎ）；
【００６２】
【化１０】
2006344433.tif 000011
【００６３】
（式中のＲ１０１は１価の有機基、好ましくは１価の炭化水素基、更に好ましくは炭素数１〜２０のアルキル基又はアリールアルキル基を示す。）を挙げることができる。
【００６４】
そして、Ｒ１０１としては、上述したＲ１１と同様のものを挙げることができ、その他にエチル基、ヘキシル基、オクチル基などを挙げることができる。
【００６５】
また、代表的な具体例としては、Ｒ１０１がメチル基やエチル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基であるものなどを挙げることができる。
【００６６】
また、次式（１１）で表されるスルホン酸エステルアニオン（Ｓｕｌｆｏｎａｔｅｓ  ａｎｉｏｎ）；
【００６７】
【化１１】
2006344433.tif 000012
【００６８】
（式中のＲ１１１は１価の有機基、好ましくは１価の炭化水素基、更に好ましくは炭素数１〜２０のアルキル基又はアリールアルキル基、更にはそのフッ素置換体を示す。）を挙げることができる。
【００６９】
そして、代表的な具体例としては、Ｒ１１１がフッ素置換されたメチル基（トリフルオロメタンサルフォネートアニオンに相当）であるもの、更にはｐ−トリル基（ｐ−トルエンスルホン酸アニオンに相当）であるものを挙げることができる。
【００７０】
更に、次式（１２）〜（１４）で表されるアミドアニオン（Ａｍｉｄｅｓ  Ａｎｉｏｎ）又はイミドアニオン（Ｉｍｉｄｅｓ  Ａｎｉｏｎ）；
【００７１】
【化１２】
2006344433.tif 000013
【００７２】
【化１３】
2006344433.tif 000014
【００７３】
【化１４】
2006344433.tif 000015
【００７４】
を挙げることができる。
なお、アミドアニオンやイミドアニオンについては必ずしもこれらに限定されるものではない。
【００７５】
また、次式（１５）又は（１６）で表されるメタンアニオン（Ｍｅｔｈａｎｅｓ  Ａｎｉｏｎ）；
【００７６】
【化１５】
2006344433.tif 000016
【００７７】
【化１６】
2006344433.tif 000017
【００７８】
を挙げることができる。
なお、メタンアニオンについても必ずしもこれらに限定されるものではない。
【００７９】
また、次式（１７）〜（２３）で表されるホウ素含有化合物アニオン；
【００８０】
【化１７】
2006344433.tif 000018
【００８１】
【化１８】
2006344433.tif 000019
【００８２】
【化１９】
2006344433.tif 000020
【００８３】
【化２０】
2006344433.tif 000021
【００８４】
【化２１】
2006344433.tif 000022
【００８５】
【化２２】
2006344433.tif 000023
【００８６】
【化２３】
2006344433.tif 000024
【００８７】
を挙げることができる。
なお、ホウ素含有化合物アニオンについても必ずしもこれらに限定されるものではない。
【００８８】
更に、次式（２４）〜（３２）で表されるリン含有化合物アニオン；
【００８９】
【化２４】
2006344433.tif 000025
【００９０】
【化２５】
2006344433.tif 000026
【００９１】
【化２６】
2006344433.tif 000027
【００９２】
【化２７】
2006344433.tif 000028
【００９３】
【化２８】
2006344433.tif 000029
【００９４】
【化２９】
2006344433.tif 000030
【００９５】
【化３０】
2006344433.tif 000031
【００９６】
【化３１】
2006344433.tif 000032
【００９７】
【化３２】
2006344433.tif 000033
【００９８】
を挙げることができる。
なお、リン含有化合物アニオンについても必ずしもこれらに限定されるものではない。
【００９９】
更に、次式（３３）又は（３４）で表されるカルボン酸アニオン；
【０１００】
【化３３】
2006344433.tif 000034
【０１０１】
【化３４】
2006344433.tif 000035
【０１０２】
を挙げることができる。
なお、カルボン酸アニオンについても必ずしもこれらに限定されるものではない。
【０１０３】
更に、次式（３５）又は（３６）で表される金属元素含有アニオン；
【０１０４】
【化３５】
2006344433.tif 000036
【０１０５】
【化３６】
2006344433.tif 000037
【０１０６】
を挙げることができる。
なお、金属元素含有アニオンについても必ずしもこれらに限定されるものではない。
【０１０７】
他方、分子性アニオンではないが、他のアニオン成分としてハロゲン化物アニオン（Ｈａｌｏｇｅｎｉｄｅｓ  Ａｎｉｏｎ）であるフッ素アニオン［Ｆ−］や塩素アニオン［Ｃｌ−］、臭素アニオン［Ｂｒ−］、ヨウ素アニオン［Ｉ−］を挙げることもできる。
【０１０８】
更に、本発明においては、イミダゾリウム誘導体カチオン、ピリジニウム誘導体カチオン、ピロリジニウム誘導体カチオン又はアンモニウム誘導体カチオン、及びこれらの任意の組合わせに係る分子性カチオンの混合物と、四フッ化ホウ素アニオン、トリフルオロメタンサルフォネートアニオン、フッ化水素アニオン［（ＨＦｎ）Ｆ−（ｎは実数で１〜３が望ましい。）］、硫酸一水素アニオン又はリン酸二水素アニオン、及びこれらの任意の組合わせに係る分子性アニオンの混合物とから成ることが望ましい。
これらの分子性カチオンと分子性アニオンを組合わせたものは常温溶融塩であって、良好な親水性を示すからである。
【０１０９】
また、本発明においては、用いる極性物質は、極性溶媒として機能することが好ましく、電気的に中性な物質において、正負の電荷の配置に偏りがあるものであり、特に正負の電荷が両端にわかれたような構造を有する化合物であることが望ましい。
【０１１０】
かかる極性の指標としては、極性値や双極子モーメント、誘電率、水素結合性、溶解度パラメータなどを適用することができる。
例えば、極性物質は、その極性値が３０より大きいことが好ましく、４０より大きいことがより好ましく、５０より大きいことが更に好ましい。極性値が３０未満の場合には、極性が不十分であり、溶媒としての機能を十分に得ることが困難である。
【０１１１】
表１に代表的な物質の溶解度パラメータ（δ）と極性値（Ｅｔ）を示す。なお、表１は、「新実験化学講座」、著者名；日本化学会、発行所；丸善株式会社、から抜粋したものである。
【０１１２】
【表１】
2006344433.tif 000038
【０１１３】
なお、表中の溶解度パラメータは次の（式１）
δ＝（Ｅ／Ｖ）１／２…（式１）
（式中のＥは液体分子の凝集エネルギー、Ｖは分子体積を示す。）から算出され、大きいほど溶解度が大きいことを示す。
表中の
【０１１４】
更に、本発明においては、極性物質として、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、アセトン、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ピリジン、α−ピコリン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸、エチレンオキシド、ポリエチレンオキシド又はポリプロピレンオキシド、及びこれらの任意の組合わせに係る極性物質を混合して好適に用いることができる。
極性物質として、ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコールなどの分子量の大きなものも適用が可能である。
また、このような高分子量の極性物質を含有させる場合には、ジメチルスルホキシドやジメチルホルムアミドなどを添加することが望ましい。
特に、極性や溶解度が高いという観点から水などをより好適に用いることができる。
【０１１５】
また、本発明のイオン伝導体においては、その製造方法として特に限定されることはなく、従来公知の方法によって作製することができる。
常温溶融塩と極性物質の一例である水を混合させる場合、粘性の高い常温溶融塩の場合には、例えば温度を５０〜８０℃程度に温めて、双方を混合することにより、均一に混合することが可能であり、双方の共存によるプロトン伝導性の向上効果をより一層発揮させることができる。
【０１１６】
なお、この場合における混合比は、常温溶融塩と水とがモル比で（常温溶融塩：水）１００：１〜１：５とすればよい。
このような値とすることにより、プロトン伝導性の向上効果をより一層発揮させることが可能となる。
【０１１７】
なお、用いる常温溶融塩についても、その製造方法は特に限定されるものではないが、例えば従来公知の中和法などにより製造することができる。
【０１１８】
次に、本発明のエネルギーデバイスについて詳細に説明する。
上述の如く、本発明のエネルギーデバイスは、上記本発明のイオン伝導体を用いたものである。使用の態様に合わせて形態を適宜調整することができる。
より具体的には、上述のようなイオン伝導体を燃料電池や二次電池、キャパシタなど適用することができる。
【０１１９】
なお、燃料電池は、燃料が有する化学エネルギーを直接的に電気エネルギーに変換することが可能であり、高いエネルギー変換効率が期待できる装置である。
燃料電池の単セルに、本発明のイオン伝導体を電解質として適用すると、プロトン伝動場や三相界面における親和性を調整することが可能であり、ＩＶ特性の向上を図ることができる。
【０１２０】
また、上述したイオン伝導体は、優れた熱安定性（不揮発性、蒸気圧がゼロ、広い温度領域で液体である。）や高イオン密度、大熱容量などの性能を示すため、中温域（１２０℃程度）における運転が可能となる。
このような燃料電池を組込んだシステムにおいては、ラジエータ負荷を従来の固体高分子形燃料電池に対して低下させることができ、ラジエータサイズを小型化することができる。
その結果、システム容積を低減することができ、システム重量の軽量化が可能となる。
【０１２１】
更に、二次電池、特にリチウム電池に本発明のイオン伝導体を適用することで、不揮発性、不燃性の性質が有効となり、電池の大型化や比較的高温での使用にも耐えうることが可能となる。
【０１２２】
更にまた、キャパシタに適用する場合にも、二次電池と同様の効果を得ることが可能となる。
【０１２３】
ここで、本発明のエネルギーデバイスの一例として、イオン伝導体を燃料電池に適用する場合を図面に基づいて説明する。
図１は、エネルギーデバイスの一例である燃料電池の構成を示す説明図である。
同図に示すように、電解質として機能するイオン伝導体１０を挟んで対峙する一対の電極２０が設けられている。かかる電極２０は触媒層２２とガス拡散層２４とから構成されている。
【０１２４】
また、これらを挟んで対峙する一対のセパレータ３０が設けられている。
このように、各電極２０にはセパレータ３０によりガス流路２６が形成されており、水素（又は水素を含有する燃料ガス）と酸素（又は酸素を含有する酸化ガス）が供給されるようになっている。
なお、電極２０は、燃料ガスが供給される側がアノード、酸化ガスが供給される側がカソードとなる。
【０１２５】
この燃料電池で発電するときは、それぞれのガスがガス流路２６からガス拡散層２４を経て触媒層２２に供給され、以下に示す電気化学反応が進行する。
Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−…（式２）
２Ｈ＋＋２ｅ−＋（１／２）Ｏ２→Ｈ２Ｏ…（式３）
Ｈ２＋（１／２）Ｏ２→Ｈ２Ｏ…（式４）
【０１２６】
（式２）は、燃料電池の陰極側における反応を示している。
（式３）は、燃料電池の陽極側における反応を示している。
（式４）は、燃料電池全体で行われる反応となる。
【実施例】
【０１２７】
以下、本発明を若干の実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はかかる実施例に限定されるものではない。
【０１２８】
（実施例１）
イミダゾリウム三置換誘導体カチオンの一種である１，２−ジエチル−３−メチル−イミダゾリウムカチオンとホウ素含有化合物アニオンの一種である四フッ化ホウ素アニオンとから成る常温溶融塩（２ＥｔＥＭＩｍＢＦ４）と、極性物質の一例である水をモル比で常温溶融塩：水＝１：１となるように混合して、本例のイオン伝導体を得た。
【０１２９】
（比較例１）
水を混合させなかったこと以外は実施例１と同様の操作を繰り返し、本例のイオン伝導体を得た。
【０１３０】
［性能評価］
上記各例のイオン伝導体を用いて、燃料電池を模した発電装置を作製した。図２は、発電装置の構成を示す説明図である。
具体的には、白金等の触媒金属が塗布されたカーボンペーパーによって構成される電極２０間にイオン伝導体１０を保持した。
そして、一方の電極１０の背面から水素を、他方の電極１０の背面から酸素（空気）を供給して発電性能（ＩＶ特性）を評価した。
得られた結果である発電性能（電流と電圧の関係）を図３に示す。
【０１３１】
図３から、破線で示す比較例１（常温溶融塩のみ）の場合と比較して、実線で示す実施例１（常温溶融塩と極性物質（水）とを混合した）の場合の方が、ＩＶ特性が優れていることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】燃料電池の構成を示す説明図である。
【図２】燃料電池を模した発電装置の構成を示す説明図である。
【図３】実施例１及び比較例１の発電性能を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１０  イオン伝導体
２０  電極
２２  触媒層
２４  ガス拡散層
２６  ガス流路
３０  セパレータ
【図１】
2006344433.tif 000039
【図２】
2006344433.tif 000040
【図３】
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